Как второй закон Ньютона соответствует ОТО в пределе слабого поля?

Я могу выполнить демонстрацию только из гораздо более простого Е "=" м с 2 .

Примем как данное уравнение поля Эйнштейна:

г мю ν "=" 8 π Т мю ν

... можно ли доказать, что ньютоновская формулировка гравитационной и механической силы (например, Ф "=" м а ) соответствует Эйнштейну в пределе, когда массы малы, а скорости относительно малы?

Ответы (1)

Теория тяготения Ньютона — это предел слабого поля и низкой скорости общей теории относительности, но точное соответствие между уравнениями и пределами отличается от того, что вы думаете.

В ОТО надо использовать как уравнения Эйнштейна, так и условие, что свободно падающие объекты движутся по геодезическим – времениподобным мировым линиям, которые максимизируют собственное время на них, т.е. удовлетворяют

дельта д т п р о п е р "=" 0
и эти два уравнения – уравнения Эйнштейна, описывающие гравитационное поле, создаваемое источниками гравитации; и геодезические уравнения, описывающие, как зонды реагируют на гравитационное поле, могут быть использованы для вывода
г М м р 2 "=" м Икс ¨
или подобные классические уравнения (пожалуйста, добавьте единичный вектор в левую часть выше). Конечно, при этом он должен знать естественное описание классической гравитации в терминах гравитационного потенциала, уравнения Пуассона, которому она подчиняется, и других вещей. В ньютоновском пределе г 00 компонента метрического тензора в значительной степени зависит от гравитационного потенциала Φ как г 00 "=" 1 + 2 Φ / с 2 , как видно из упрощения уравнений Эйнштейна в нерелятивистском пределе, где они сводятся в первую очередь к уравнению Пуассона, и это влияет на геодезические и т. д.

Можно также изучать движение несвободно падающих объектов в общей теории относительности и выводить уравнения для объектов, находящихся под действием многих сил, хотя формализм может выглядеть «продвинутым» на языке общей теории относительности, и в любом случае перерабатываются некоторые концепции классической физики. .

Движение свободно падающих тел по геодезическим следует из уравнений поля, если в качестве источника принять дельта-функцию и использовать тождества Бьянки. Таким образом, строго говоря, нельзя использовать оба.
Хороший вопрос, ВИМП. Тем не менее, вывод механики из полевой теории солитонов — это несколько продвинутый способ для новичка, который хочет увидеть свои старые уравнения механики...